轴机械设计设计.ppt

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1、第六章轴设计轴的功用●支撑回转零件；●传递运动和转矩轴的类型●心轴——只承受弯矩●传动轴——只承受转矩●转轴——既受弯矩、又受转矩按受载轴的功用与类型轴设计时所要解决的问题结构问题——确定轴的形状和尺寸强度问题——防止轴发生疲劳断裂刚度问题——防止轴发生过大的弹性变形振动稳定性问题——防止轴发生共振轴颈：与轴承配合的部分轴头：与轮毂配合的部分轴身：连接轴颈与轴头的部分轴颈轴头轴身轴的结构设计要求加工工艺性要好便于轴上零件装拆轴上零件要有准确的定位轴上零件要有可靠的固定尽量减少应力集中轴的结构应满足的要求定位——使轴上零件处于正确的

2、工作位置；轴肩或轴环固定——使轴上零件牢固地保持这一位置。目的——防止轴上零件工作时发生轴向蹿动。常用的轴向定位和固定方法：定位轴肩：h＝(0.07~0.1)d＞R或C非定位轴肩：h＝1～2mm，作用是便于轴上零件的装拆为保证定位准确，R或C＞r轴环宽度一般取：b=1.4h轴上零件的轴向定位和固定套筒对轴上零件起固定作用。常用于近距离的两个零件间的固定。注意：为保证固定可靠，应使：与轮毂相配的轴段长度比轮毂宽度短2～3mm，即：l＝B-(2~3)弹性挡圈圆螺母用于轴上两零件距离较远时，或轴端。需切环槽，削弱了轴的强度。承受不大的轴

3、向力。需切制螺纹，削弱了轴的强度。轴端挡圈锥面用于固定轴端零件，能承受较大的轴向力。常与轴端挡圈配合使用。轴上零件的周向固定平键问题：目的——防止轴上零件与轴发生相对转动，以传递转矩。常用的周向固定方法：花键紧定螺钉滚动轴承是否需要用键作周向固定？阶梯轴轴上直径相近处的过渡圆角、倒角、键槽、越程槽、退刀槽等尺寸应统一减少刀具数量减少装夹次数不同轴段的键槽应布置在同一加工方向加工工艺要求车削加工方法不同，轴的工艺结构也可能不同磨削砂轮越程槽●装拆应方便；●不同的装拆方案，得到不同结构；●轴的配合直径应圆整成标准值；装拆要求轴端倒角●

4、滚动轴承的定位轴肩应低于内圈——查标准。减小应力集中适当加大截面变化处的过渡圆角半径。若圆角半径受限制，可采用：凹切圆角过渡肩环减载槽提高轴的强度改善轴的受力状况改变轴上零件的结构，使受载减小。转轴→心轴减小最大弯矩结构设计示例齿轮的轴向定位其他回转零件的轴向定位零件的装拆齿轮的轴向固定，滚动轴承的轴向定位轴头宽度<齿宽零件的周向固定应力分析：FT弯曲应力σb：对称循环变应力；扭剪应力τT：循环特征根据实际情况而定。计算方法：●按扭转强度计算；●按弯扭合成强度计算；●安全系数法计算。一般的轴轴的强度计算轴长期单向运转：静应力轴单向

5、运转且有明显的振动、冲击或频繁地启动、停车：脉动循环变应力轴频繁地双向运转：对称循环变应力扭转强度设计式:令其为系数C系数C与轴的材料和承载情况有关扭剪应力:轴的材料Q235A，20354540Cr，35SiMn，38SiMnMo，20CrMnTi[τT]/MPa12～2020～3030～4040～52C160～135135～118118～107107～98扭转强度轴的抗扭剖面系数扭转强度公式一般用来初算轴的直径，计算出的d作为受扭段的最小直径dmin。弯矩相对转矩较小或只受转矩时，C取小值；弯矩较大时，C取大值。若该轴段有一个键

6、槽，d值增大5%；有两个键槽，增大10%。再圆整为标准直径。适用于传动轴的强度计算，以及初估转轴的最小直径。受扭段最小直径dmin此方法既考虑弯矩又考虑转矩，比前法精确。计算弯矩需已知：轴的支反力作用点、外载荷的大小及位置。弯、扭联合作用时，采用第三强度理论。则轴危险截面上的当量应力：对于直径为d的实心轴：弯扭合成强度由于b与的循环特征可能不同，需引进校正系数α将折合成对称循环变应力。——当量弯矩校正系数α的取值：●对于不变的转矩：●频繁启动、振动或情况不明：●经常双向运转：对称循环变应力下的许用应力1、根据功率P和转速n，

7、用扭转强度公式初算受扭段的最小直径dmin。2、根据初算轴径，进行轴的结构设计。3、按弯扭合成强度校核轴的危险截面。N转轴设计步骤和方法危险截面：Me最大的截面；●画出空间受力图，求出支反力；●分别作出水平面受力图和垂直面受力图；●分别作出水平面弯矩图MH和垂直面弯矩图MV；●求合成弯矩：●求危险截面的当量弯矩：靠近Memax，直径较小的截面。●按弯扭合成强度条件校核：危险截面直径若强度不足，应适当增大轴径。弯扭合成强度校核小结根据载荷的不同，轴可分为哪几类？按扭转强度设计轴时，系数C的含义是什么？按弯扭合成强度设计轴时，系数α的

8、含义是什么？轴的结构设计。常用的轴向定位与固定方法；常用的周向定位方法。作业6-7零件的轴向定位与固定零件的周向固定零件的装拆轴的加工工艺性6-8输出轴转矩T2=T1*i支反力：铅垂面、水平面——合力弯扭合成强度：α的取值危险截面处如果有键槽，应↑